Расчет толщины защитного слоя по условию обеспечения необходимой прочности подстилающего слоя

Для предотвращения возможности возникновения в грунте деформаций, пластических сдвигов суммарные нормативные напряжения «s» (от поездной нагрузки, собственного веса грунта и веса верхнего строения пути) не должны превышать критической для данного грунта нагрузки - Р _кр.

В указанных нормативах значение Р _кр определяется по формуле

(I)

кПа (тс/м²) (В.6)

где С - удельное сцепление, кПа (тс/м²);

j - угол внутреннего трения, рад;

g - удельный вес грунта, кН/м³ (тс/м³);

h - расстояние от основной площадки до рассматриваемого горизонта, м.

Согласно СНиП 2.02.01-83* ОСНОВАНИЯ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ, Москва 1995

НОРМАТИВНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ

2.10. Основными параметрами механических свойств грунтов, определяющими несущую способность оснований и их деформации, являются прочностные и деформационные характеристики грунтов (угол внутреннего трения j, удельное сцепление с, модуль деформации грунтов Е, предел прочности на одноосное сжатие скальных грунтов Rc и т.п.). Допускается применять другие параметры, характеризующие взаимодействие фундаментов с грунтом основания и установленные опытным путем (удельные силы пучения при промерзании, коэффициенты жесткости основания и пр.).

Примечание. Далее, за исключением специально оговоренных случаев, под термином «характеристики грунтов» понимаются не только механические, но и физические характеристики грунтов, а также упомянутые в настоящем пункте параметры.

2.11. Характеристики грунтов природного сложения, а также искусственного происхождения, должны определяться, как правило, на основе их непосредственных испытаний в полевых или лабораторных условиях с учетом возможного изменения влажности грунтов в процессе строительства и эксплуатации сооружений.

2.12. Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов устанавливаются на основе статистической обработки результатов испытаний по методике, изложенной в ГОСТ 20522-75.

2.13. Все расчеты оснований должны выполняться с использованием расчетных значений характеристик грунтов Х, определяемых по формуле

Х = Х_n/g_g, (1)

где Х_n - нормативное значение данной характеристики;

g_g - коэффициент надежности по грунту.

Коэффициент надежности по грунту g_g при вычислении расчетных значений прочностных характеристик (удельного сцепления с, угла внутреннего трения j нескальных грунтов и предела прочности на одноосное сжатие скальных грунтов Rc, а также плотности грунта r) устанавливается в зависимости от изменчивости этих характеристик, числа определений и значения доверительной вероятности a. Для прочих характеристик грунта допускается принимать g_g = 1.

Примечание. Расчетное значение удельного веса грунта g определяется умножением расчетного значения плотности грунта на ускорение свободного падения.

2.14. Доверительная вероятность a расчетных значений характеристик грунтов принимается при расчетах оснований по несущей способности a = 0,95, по деформациям a = 0,85.

Доверительная вероятность a для расчета оснований опор мостов и труб под насыпями принимается согласно указаниям п. 12.4. При соответствующем обосновании для зданий и сооружений I класса допускается принимать большую доверительную вероятность расчетных значений характеристик грунтов, но не выше 0,99.

Примечания: 1. Расчетные значения характеристик грунтов, соответствующие различным значениям доверительной вероятности, должны приводиться в отчетах по инженерно-геологическим изысканиям.

2. Расчетные значения характеристик грунтов с, j и g для расчетов по несущей способности обозначаются сI, jI и gI, а по деформациям сII, jII и gII.

2.15. Количество определений характеристик грунтов, необходимое для вычисления их нормативных и расчетных значений, должно устанавливаться в зависимости от степени неоднородности грунтов основания, требуемой точности вычисления характеристики и класса здания или сооружения и указываться в программе исследований.

Количество одноименных частных определений для каждого выделенного на площадке инженерно-геологического элемента должно быть не менее шести. При определении модуля деформации по результатам испытаний грунтов в полевых условиях штампом допускается ограничиваться результатами трех испытаний (или двух, если они отклоняются от среднего не более чем на 25 %).

2.16. Для предварительных расчетов оснований, а также для окончательных расчетов оснований зданий и сооружений II и III классов и опор воздушных линий электропередачи и связи независимо от их класса допускается определять нормативные и расчетные значения прочностных и деформационных характеристик грунтов по их физическим характеристикам.

Примечания: 1. Нормативные значения угла внутреннего трения jn, удельного сцепления сn и модуля деформации Е допускается принимать по табл. 1-3 рекомендуемого приложения 1. Расчетные значения характеристик в этом случае принимаются при следующих значениях коэффициента надежности по грунту:

в расчетах оснований по деформациям g_g = 1;

в расчетах оснований по несущей

(II)

способности:

для удельного сцепления g_g(с) = 1,5;

для угла внутреннего трения

песчаных грунтов g_g(j) = 1,1;

то же, пылевато-глинистых g_g(j) = 1,15.

2. Для отдельных районов допускается вместо таблиц рекомендуемого приложения 1 пользоваться согласованными с Госстроем СССР таблицами характеристик грунтов, специфических для этих районов.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (Рекомендуемое)

НОРМАТИВНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ И ДЕФОРМАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ

1. Характеристики грунтов, приведенные в табл. 1-3, допускается использовать в расчетах оснований сооружений в соответствии с указаниями п. 2.16.

Таблица 1

Нормативные значения удельного сцепления сn, кПа (кгс/см2), угла внутреннего трения jn, град. и модуля деформации Е, МПа (кгс/см2), песчанных грунтов четвертичных отложений

Песчаные грунты	Обозначения характеристик грунтов	Характеристика грунтов при коэффициенте пористости е, равном
0,45	0,55	0,65	0,75
Гравелистые и крупные	cn	2(0,02)	1(0,01)	-	-
jn				-
E	50(500)	40(400)	30(300)	-
Средней крупности	cn	3(0,03)	2(0,02)	1(0,01)	-
jn				-
E	50(500)	40(400)	30(300)	-
Мелкие	cn	6(0,06)	4(0,04)	2(0,02)	-
jn
E	48(480)	38(380)	28(280)	18(180)
Пылеватые	cn	8(0,08)	6(0,06)	4(0,04)	2(0,02)
jn
E	39(390)	28(280)	18(180)	11(110)

Таблица 2

Нормативные значения удельного сцепления сn, кПа (кгс/см2), угла внутреннего трения jn, град., пылевато-глинистых нелессовых грунтов четвертичных отложений

Наименование грунтов и пределы нормативных значений их показателя текучести	Обозначения характеристик грунтов	Характеристики грунтов при коэффициенте пористости е, равном
0,45	0,55	0,65	0,75	0,85	0,95	1,05
Супеси	0 £ IL £ 0,25	cn jn	21 (0,21)	17 (0,17)	15 (0,15)	13 (0,13)	- -	- -	- -
0,25 < IL £ 0,75	cn jn	19 (0,19)	15 (0,15)	13 (0,13)	11(0,11)	9 (0,9)	- -	- -
Суглинки	0 < IL £ 0,25	cn jn	47 (0,47)	37 (0,37)	31 (0,31)	25 (0,25)	22 (0,22)	19 (0,19)	- -
0,25 < IL £ 0,5	cn jn	39 (0,39)	34 (0,34)	28 (0,28)	23 (0,23)	18 (0,18)	15 (0,15)	- -
0,5 < IL £ 0,75	cn jn	- -	- -	25 (0,25)	20 (0,20)	16 (0,16)	14 (0,14)	12 (0,12)
Глины	0 < IL £ 0,25	cn jn	- -	81 (0,81)	68 (0,68)	54 (0,54)	47 (0,47)	41 (0,41)	36 (0,36)
0,25 < IL £ 0,5	cn jn	- -	- -	57 (0,57)	50 (0,50)	43 (0,43)	37 (0,37)	32 (0,32)
0,5 < IL £ 0,75	cn jn	- -	- -	45 (0,45)	41 (0,41)	36 (0,36)	33 (0,33)	29 (0,29)

2. Характеристики песчаных грунтов в табл. 1 относятся к кварцевым пескам с зернами различной окатанности, содержащим не более 20 % полевого шпата и не более 5 % в сумме различных примесей (слюда, глауконит и пр.), включая органическое вещество, независимо от степени влажности грунтов Sr.

3. Характеристики пылевато-глинистых грунтов в табл. 2 и 3 относятся к грунтам, содержащим не более 5% органического вещества и имеющим степень влажности Sr = 0,8.

4. Для грунтов с промежуточными значениями е, против указанных в табл. 1-3, допускается определять значения cn, jn и E по интерполяции.

Если значения е, IL и Sr грунтов выходят за пределы, предусмотренные табл. 1-3, характеристики сn, jn и E следует определять по данным непосредственных испытаний этих грунтов.

Допускается в запас надежности принимать характеристики сn, цn и Е по соответствующим нижним пределам е, IL и Sr табл.1-3, если грунты имеют значения e, IL и Sr меньше этих предельных значений.

5. Для определения значений сn, jn и Е по табл.1-3 используются нормативные значения е, IL и Sr (п.2.12).

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Обязательное

РАСЧЕТ ДЕФОРМАЦИЙ ОСНОВАНИЙ

…

2. Дополнительные вертикальные напряжения на глубине z от подошвы фундамента: _zp - по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, и szp,c - по вертикали, проходящей через угловую точку прямоугольного фундамента, определяются по формулам:

(III)

s_zp = ap₀; (2)

s_zp,c = ap₀/4, (3)

где a - коэффициент, принимаемый по табл.1 в зависимости от формы подошвы фундамента, соотношения сторон прямоугольного фундамента и относительной глубины, равной: x = 2z/b при определении у_zp и x = z/b при определении у_zp,c;

Таблица 1

Коэффициент a

x = 2z/b	Коэффициент a для фундаментов
круглых	прямоугольных с соотношением сторон h = l/b, равным	ленточных (h³10)
1,0	1,4	1,8	2,4	3,2
	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000
0,4	0,949	0,960	0,972	0,975	0,976	0,977	0,977	0,977
0,8	0,756	0,800	0,848	0,866	0,876	0,879	0,881	0,881
1,2	0,547	0,606	0,682	0,717	0,739	0,749	0,754	0,755
1,6	0,390	0,449	0,532	0,578	0,612	0,629	0,639	0,642
2,0	0,285	0,336	0,414	0,463	0,505	0,530	0,545	0,550
2,4	0,214	0,257	0,325	0,374	0,419	0,449	0,470	0,477
2,8	0,165	0,201	0,260	0,304	0,349	0,383	0,410	0,420
3,2	0,130	0,160	0,210	0,251	0,294	0,329	0,360	0,374
3,6	0,106	0,131	0,173	0,209	0,250	0,285	0,319	0,337
4,0	0,087	0,108	0,145	0,176	0,214	0,248	0,285	0,306
4,4	0,073	0,091	0,123	0,150	0,185	0,218	0,255	0,280
4,8	0,062	0,077	0,105	0,130	0,161	0,192	0,230	0,258
5,2	0,053	0,067	0,091	0,113	0,141	0,170	0,208	0,239
5,6	0,046	0,058	0,079	0,099	0,124	0,152	0,189	0,223
6,0	0,040	0,051	0,070	0,087	0,110	0,136	0,173	0,208
6,4	0,036	0,045	0,062	0,077	0,099	0,122	0,158	0,196
6,8	0,031	0,040	0,055	0,064	0,088	0,110	0,145	0,185
7,2	0,028	0,036	0,049	0,062	0,080	0,100	0,133	0,175
7,6	0,024	0,032	0,044	0,056	0,072	0,091	0,123	0,166
8,0	0,022	0,029	0,040	0,051	0,066	0,084	0,113	0,158
8,4	0,021	0,026	0,037	0,046	0,060	0,077	0,105	0,150
8,8	0,019	0,024	0,033	0,042	0,055	0,071	0,098	0,143
9,2	0,017	0,022	0,031	0,039	0,051	0,065	0,091	0,137
9,6	0,016	0,020	0,028	0,036	0,047	0,060	0,085	0,132
10,0	0,015	0,019	0,026	0,033	0,043	0,056	0,079	0,126
10,4	0,014	0,017	0,024	0,031	0,040	0,052	0,074	0,122
10,8	0,013	0,016	0,022	0,029	0,037	0,049	0,069	0,117
11,2	0,012	0,015	0,021	0,027	0,035	0,045	0,065	0,113
11,6	0,011	0,014	0,020	0,025	0,033	0,042	0,061	0,109
12,0	0,010	0,013	0,018	0,023	0,031	0,040	0,058	0,106

Примечания: 1. В табл. 1 обозначено: b - ширина или диаметр фундамента, l - длина фундамента.

2. Для фундаментов, имеющих подошву в форме правильного многоугольника с площадью А, значения a принимаются как для круглых фундаментов радиусом

3. Для промежуточных значений x и h коэффициент a определяется по интерполяции.

3. Дополнительные вертикальные напряжения szp,u на глубине z по вертикали, проходящей через произвольную точку А (в пределах или за пределами рассматриваемого фундамента с дополнительным давлением по подошве, равным р0), определяются алгебраическим суммированием напряжений s_zр,ci в угловых точках четырех фиктивных фундаментов (рис.2) по формуле

. (4)

4. Дополнительные вертикальные напряжения s_zg,nf на глубине z по вертикали, проходящей через центр рассчитываемого фундамента, с учетом влияния соседних фундаментов или нагрузок на прилегающие площади определяются по формуле

, (5)

где k - число влияющих фундаментов.

5. Вертикальное напряжение от собственного веса грунта s_zg на границе слоя, расположенного на глубине z от подошвы фундамента, определяется по формуле

, (6)

где g / - удельный вес грунта, расположенного выше подошвы фундамента;

d_n - обозначение - см. рис. 1;

g_i и h_i - соответственно удельный вес и толщина i-го слоя грунта.

Согласно СП 12-103-2002 "ПУТИ НАЗЕМНЫЕ РЕЛЬСОВЫЕ КРАНОВЫЕ Проектирование, устройство и эксплуатация" Приложение И

(IV)

Эпюры нагрузок (рисунок И.2) принимаются трапецеидальной формы в поперечном сечении шириной поверху, равной длине полушпалы, шириной понизу (), в продольном сечении - шириной поверху, равной ширине шпалы Б, понизу - ().

Рисунок И.2 - Схема нагрузок и воздействий на земляное полотно

Площадь опоры на уровне верха земляного полотна составит =1,95 м при длине полушпалы, равной 1,4 м, и высоте балластного слоя 0,42 м.

,,, Для снижения производственных затрат по доставке дренирующего грунта и сохранения природной среды следует запроектировать и осуществить ряд инженерных мероприятий, направленных на повышение несущей способности основания земляного полотна. В частности, необходимо устроить водоотвод (систему канава или дренаж) и осушить естественное основание до оптимальной влажности (15-16%), а затем уплотнить его до нормальной плотности.

Возможны и другие варианты расчетов, принятые в настоящее время в различных методических указаниях, рекомендациях и другой литературе, которые выполняются исходя из двух условий:

- обеспечение заданной прочности основания земляного полотна, исключающей появление деформаций под действием крановых нагрузок;

- ограничения деформаций кранового пути под воздействием морозного пучения (СП 32-104-98).

ГРУНТЫ

Согласно ГОСТ 25100-95. ГРУНТЫ. КЛАССИФИКАЦИЯ

Дата добавления: 2015-11-14